課題: 自由(yóu)落(luò)體運動
馬鞍山市第(dì)二(èr)中(zhōng)學 黃浩
一、教學設想:
自由落體運(yùn)動是自然界中廣泛(fàn)存在(zài)的自由下落(luò)物體運動的理想(xiǎng)化(huà)模型,是一種典型的勻變速直線運動。本節課研究自由落體運動,想通過剖析“重快輕慢”的生活直(zhí)覺,推理出的輕重物體同時落地的結論,並通(tōng)過對(duì)伽利略的探究之路的回顧與分析使學生體會到科學研究的方法的重要意(yì)義,啟發(fā)學(xué)生用(yòng)物(wù)理學家的眼光(guāng)觀察生活現象,培養(yǎng)其綜合分析能力。
二、教學目(mù)標與要求:
理解物體下落(luò)運動的本質,知道曆史上的兩種不同觀點,領會伽利略(luè)探究的過程和其研究問題的方法(知識=觀察+實(shí)驗+思考(kǎo))。教學中要求(qiú)學(xué)生通過觀察演示實驗,學會(huì)用分析、推理、判(pàn)斷和綜(zōng)合等方法研究物理問(wèn)題,提高學生獨立分析和探究問題的能力。
三、教學過程
(一)、引入新課
1、導入:91视频网站今(jīn)天研究(jiū)常(cháng)見(jiàn)的物體的自(zì)由下落運動,並探究其規律。
(二)新課教學
1、演示實驗:讓一個紙片與重物同時自由下落(luò),你看到(dào)了什麽現象(xiàng)?
生:重物下落得快。
請同學再觀察:把剛才的紙片(piàn)揉成團,和重物由靜止同時下落,你發現了什麽?
生:幾乎(hū)同時落地。
師:同一個紙片,為(wéi)什麽形狀不一樣,其下落時間就不一樣呢?
這是因為空氣的阻(zǔ)力的影響。把紙片揉成團,所受空氣的阻力要比紙片所受空氣的阻力小得多,所以與重物幾乎同時落地。
師:設想如果沒(méi)有阻力,把質量(liàng)、形狀(zhuàng)不同的物體放在真空中,從同一高度自由下落,那麽請你猜想結論如何呢?
生(shēng):不同的物體會(huì)同時落地。
演示:利用牛頓(dùn)管,用抽氣機將其抽(chōu)成真空,讓牛頓(dùn)管(guǎn)中的硬幣(bì)、雞毛從靜止一起下落。
現象:同時落下。
說明:如果排除空氣阻力的(de)影響,輕重不同的物體下落快慢完全(quán)一樣,即(jí)物體下落速度的變化與質量(liàng)大小無關。
師:這是91视频网站今天通過:觀察+實驗+思考得(dé)到的結論,那麽曆史上物理學家是(shì)怎麽(me)研究物體(tǐ)自由下落的運(yùn)動的?
曆(lì)史的回顧
早期古希臘的哲學家亞裏士多(duō)德通過對大量的物體自由下落的觀察,直接得出結(jié)論:重的物體比輕的物體下落的快,即“重(chóng)快輕慢”。由於他在(zài)學術界的崇高地位,且該結論(lùn)符合生活經(jīng)驗,這種論斷流傳了(le)近2000年。直到(dào)16世紀,意大利(lì)的科學家伽利略(luè)用(yòng)佯謬的方法巧(qiǎo)妙地推翻了這種觀點。
他假設:根據亞裏士多德的論斷,一塊(kuài)大石頭的下落速度要比一塊小石頭下落的速度大,假定大石頭下落的速度為(wéi)8,小石頭下落的速度(dù)為4。把兩塊石頭栓在一起時(shí),下落快的會被下落慢的拖著而(ér)減慢,下落慢(màn)的會被下落快的拖著而(ér)加快,結果一起下落速度應該小於8。但是兩塊石頭栓在一起,加起來比大石頭(tóu)還要重,因此重物體比輕物體的下(xià)落速度要小。這樣(yàng)亞裏士多(duō)德的論斷陷入了自相矛盾的境(jìng)地。伽利略由此(cǐ)推斷出重物體不會比輕物體下落得快。(並在(zài)比薩斜(xié)塔用實驗證明了(le)這種觀點。)
意義:不同物體如“重快輕慢”,則大量的物體下落規律很難研究;如物體的下落與質量無關,則研究某個下落運(yùn)動(dòng)就把握各個物體下落(luò)的規律了。(從變化中找出不變的東西,把握物理現象的本質)
物體(tǐ)自由下(xià)落既然跟質量(liàng)無關,那麽它到底遵循什麽樣的規律呢?
伽利略用推論否(fǒu)定了亞裏士多德的觀點後,就開始研(yán)究落體運動的性質。(問題)
伽利略(luè)的探索(suǒ)之路(知識=觀(guān)察+實驗+思考)
大膽的猜測:下落物體的速度是隨時間均(jun1)勻增加的,即
伽利略想用(yòng)實驗(yàn)來驗證這個猜想,但在當時的條件下遇到了很(hěn)多困(kùn)難,首先:
困難一 :瞬時(shí)速度無法(fǎ)準確測(cè)量
解決(jué)測量瞬時速度的(de)困難,尋求間接驗證(zhèng)的途徑(思維的作用),
(分析(xī)討論為什麽
困難二 物體下落很快,當時沒有準確的計時(shí)工具,很難測定不(bú)同位移對應的時間(jiān)。
(思(sī)維)為了減緩物體下落速度,伽利略設計了著名的“衝淡重力”的斜麵(miàn)實驗。
介紹“衝淡重力”的的(de)曆史情況。
(說明科學實驗的艱辛,體現分工(gōng)、合作探究的意義(yì))
實驗驗證(zhèng) :伽利略用銅球從斜槽的不同(tóng)位置由靜(jìng)止下落,反複實驗後發現,在同一(yī)個傾角θ的斜麵上,小球滾下的位移總是與運(yùn)動時間的平方成正比。
伽利略手稿中記錄的一組實驗數據
時間單位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
距離單位 | 32 | 130 | 298+ | 526+ | 824 | 1192 | 1600 | 2104 |
結果表示為:
伽利略發現(xiàn),斜(xié)麵的傾(qīng)角不同,上(shàng)述比(bǐ)例關係同時成立,隻(zhī)是(shì)這個常數(shù)的隨著θ的(de)增大而增大。
困難三、伽利略用斜麵實驗(yàn)驗證(zhèng)了
至此,他終於成功地驗證了原先的猜想,不但否(fǒu)定了亞裏士多德的錯誤論斷,而且得到了(le)物體下落的規律。
分析:伽利略的成功,不僅在與找到了落體運動的規律,更重要的是開辟了一(yī)條研究物理學的研究之路。現在91视频网站(men)已經有足夠的(de)設備準確的驗證落體運動(dòng)規(guī)律,
但這種研究問題的方法仍然(rán)重要。(“伽利(lì)略的發現以及他所用的科學推理方(fāng)法,是人類思想史上最偉(wěi)大的成就之一(yī),而且標誌著物理學的真正開端”— 愛因斯坦 )
說明:現代(dài)物理科技總體向兩個極端方向發展延伸:極大(空間領域),極小(微觀領域,如:誇克(kè)領域),也有一些現象研究時設備不足,或觀測不到,那麽怎麽研究?就要通過科學思維的方法(fǎ)去研究了。
介紹:科學、技(jì)術、社會發展(zhǎn)的相輔(fǔ)相成的關係。
現在91视频网站不必用斜麵來“衝淡重力”,采用現代化的(de)儀器設備可以對落體運動精確地“計時”、“定位”,直接研究落體運動的性(xìng)質。
超越伽利略:介紹現代研(yán)究自由落體運動的方法
2 、啟發用打(dǎ)點計時(shí)器研究紙帶求出加速度、
3、其它方法(測速計等(děng))
人們采用先進的實(shí)驗手段測得:一切物體的自由落體的加速(sù)度都相同,這個加速度叫重力加速度,用g表示。通常的計算,g值取
課堂小結:
當物體所受空氣阻力比物體本身重力小得多時,即f<<G時。從靜止開始的豎直下落運動,可以按自由落體運動處理(lǐ)。(實際意義)
(如:汽車(chē)啟動看(kàn)成勻加速運(yùn)動,火車進站看成勻減速運動)自由落體運動是
前麵學習勻變速(sù)直線運動的規律,而自由落(luò)體運動是現實中(zhōng)典型(xíng)的勻變速直線運動,對它的學習可(kě)達到理論聯係實際的作用。